汽車座椅高度調(diào)節(jié)器核心構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計(jì)

徐青龍 張露

（1 重慶交通大學(xué)；2 重慶長(zhǎng)安汽車公司汽車工程研究總院）

汽車座椅升降機(jī)構(gòu)用來調(diào)節(jié)汽車座椅高度和角度，能提高乘員舒適性，并給駕駛者提供最佳視線，讓不同身材的人都能看清前方路況，保證行車安全[1]。汽車座椅連接部件的設(shè)計(jì)在很大程度上影響座椅本身的安全性能，在汽車行駛或發(fā)生碰撞過程中，如果連接部件先于座椅失效，可能會(huì)造成座椅骨架的斷裂及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)失靈等問題，此時(shí)駕駛員的生命安全將受到極大威脅[2]。文章著重介紹了某款汽車座椅高度調(diào)節(jié)器核心構(gòu)件——銷柱的再次設(shè)計(jì)，使得與銷柱配合的棘爪在Y 向無移動(dòng)，并通過加注油脂的措施有效防止核心件內(nèi)部產(chǎn)生銹蝕，從而解決高調(diào)失效的問題。

1 高調(diào)器的結(jié)構(gòu)分析

1.1 高調(diào)器結(jié)構(gòu)及工作原理

汽車座椅高調(diào)器是實(shí)現(xiàn)座椅在高度方向上的調(diào)節(jié)，以滿足不同身高的乘客乘座的舒適性，保證汽車行駛過程中的安全性，其結(jié)構(gòu)分解圖，如圖1 所示。其原理為：外滑槽蓋在高調(diào)手柄的帶動(dòng)下做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)提拉（推）手柄時(shí)，外滑槽蓋做逆時(shí)針（順時(shí)針）轉(zhuǎn)動(dòng)（垂直于外滑槽蓋方向看過去），此時(shí)鉚接在外滑槽蓋上的緊固鉚釘撥動(dòng)高調(diào)內(nèi)部的撥片，撥片進(jìn)一步撥動(dòng)齒輪，做順時(shí)針（逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)，最終通過齒輪的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)座椅齒板完成座椅的高度調(diào)節(jié)，當(dāng)釋放高調(diào)手柄時(shí)，手柄會(huì)在曲簧的彈力下回復(fù)到初始位置，高調(diào)內(nèi)部通過滾子及棘輪利用摩擦力完成自鎖。

1.2 高調(diào)失效模式分析

2011年10月某款汽車駕駛員座椅第1 次出現(xiàn)高調(diào)失效的問題，高調(diào)核心件總成示意圖，如圖2 所示，失效現(xiàn)象為：調(diào)節(jié)高調(diào)手柄，座墊無升降。經(jīng)將問題座椅高調(diào)器核心件拆卸后發(fā)現(xiàn)連接棘爪的銷柱在Y 向有竄動(dòng)，如圖3 所示，產(chǎn)生了一定的位移，導(dǎo)致棘爪無法正常工作，從而導(dǎo)致高調(diào)失效。

2012年8月售后問題中出現(xiàn)經(jīng)過整改后的高調(diào)失效座椅，操作調(diào)整手柄時(shí)內(nèi)側(cè)齒輪不跟轉(zhuǎn)。經(jīng)拆解座椅后發(fā)現(xiàn)問題原因是棘爪與銷柱之間生銹，如圖4 所示，該區(qū)域附近的焊接在焊接時(shí)油脂在焊接高溫下蒸發(fā)，導(dǎo)致該區(qū)域表面成分破壞后生銹。

由此可見，銷柱的結(jié)構(gòu)及性能是保證高度調(diào)節(jié)器正常工作的關(guān)鍵。

2 高調(diào)器核心構(gòu)件的設(shè)計(jì)

2.1 常見結(jié)構(gòu)

高調(diào)器核心件原有結(jié)構(gòu)，如圖3 所示。由于銷柱在Y 向無較穩(wěn)固支撐，故在高調(diào)器工作一段時(shí)間后，銷柱在Y 向發(fā)生竄動(dòng)，棘爪掉落，致使高調(diào)器無法將力矩傳出，四連桿機(jī)構(gòu)無升降動(dòng)作，從而導(dǎo)致高調(diào)器失效。

針對(duì)此問題，為了限制銷柱在Y 方向的竄動(dòng)，在銷柱外表面增加焊點(diǎn)，如圖5 所示，以防止銷柱在Y 向產(chǎn)生竄動(dòng)。但是由于點(diǎn)焊在高溫下將高調(diào)器核心構(gòu)件表面油脂蒸發(fā)，點(diǎn)焊區(qū)域附近表面成分被破壞，導(dǎo)致高調(diào)器內(nèi)部發(fā)生銹蝕，棘爪無法轉(zhuǎn)動(dòng)，中斷了力矩的傳遞，導(dǎo)致高調(diào)器無法正常工作。

2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)

通過以上分析可知，原有的銷柱結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生沿銷柱軸向的竄動(dòng)，施加焊點(diǎn)后銷柱外表面產(chǎn)生銹蝕，以上都會(huì)導(dǎo)致高調(diào)器在工作過程中失效。為了避免銷柱在軸向上產(chǎn)生竄動(dòng)，防止銷柱和棘爪接觸面產(chǎn)生銹蝕，重新對(duì)高調(diào)器的核心構(gòu)件——銷柱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖6 所示，優(yōu)化設(shè)計(jì)的銷柱經(jīng)沖壓而成。由圖6 可知，新設(shè)計(jì)的銷柱可有效防止在其軸向上的竄動(dòng)，在銷柱與棘爪接觸面加注油脂，防止表面產(chǎn)生銹蝕，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的銷柱不需要施焊防止其竄動(dòng)，加注的油脂不會(huì)蒸發(fā)，可有效地防止高調(diào)失效。

2.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

重新設(shè)計(jì)后的高調(diào)器的核心構(gòu)件順利完成座椅疲勞耐久試驗(yàn)3 萬個(gè)循環(huán)（1 個(gè)循環(huán)為：座椅從最低位置調(diào)到最高位置），改進(jìn)設(shè)計(jì)后的銷柱應(yīng)力-應(yīng)變曲線與改進(jìn)前一致，誤差≤0.08%，試驗(yàn)表明整改效果良好。

3 結(jié)論

通過對(duì)高調(diào)器內(nèi)部銷柱的優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了原有設(shè)計(jì)的缺陷，既阻止了銷柱在Y 向產(chǎn)生竄動(dòng)，又防止了核心件內(nèi)部產(chǎn)生銹蝕。通過本次結(jié)構(gòu)優(yōu)化認(rèn)識(shí)到以下幾點(diǎn)不足及今后工作方向：

1）為了減輕事故發(fā)生時(shí)對(duì)乘員的傷害程度，盡可能避免座椅結(jié)構(gòu)破壞和功能失效情況的發(fā)生，在今后項(xiàng)目的座椅開發(fā)過程中，除了對(duì)座椅進(jìn)行舒適性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化及輕量化設(shè)計(jì)外，應(yīng)著重考慮座椅的安全性設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)座椅靜強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度以及疲勞強(qiáng)度等方面的分析；

2）目前一些汽車自主企業(yè)在座椅高調(diào)、調(diào)角器、座椅加熱和通風(fēng)等核心件的性能及試驗(yàn)要求等方面處于空白階段，產(chǎn)品研發(fā)中心應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)完善此方面的資料，從而為后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)提供更多成熟的座椅配置選擇；

3）產(chǎn)品部門在進(jìn)行質(zhì)量整改的時(shí)候，除了審核供應(yīng)商提出的整改措施外，更應(yīng)全面考慮工藝改變對(duì)產(chǎn)品造成的其他影響，綜合整個(gè)生產(chǎn)工藝、運(yùn)輸及裝配等各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品造成的影響；

4）除了制造和裝配工藝外，還應(yīng)該考慮運(yùn)輸方式（海運(yùn)、陸運(yùn)）寄包裝方式等對(duì)產(chǎn)品造成的影響。